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氢火车:21世纪的铁路革命

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2021年5月13日。
本文由特里豪

在20世纪中期,蒸汽机几乎一夜之间从北美的铁路上消失了。取而代之的是效率更高的柴油动力机车。

为什么?北美正在经历战后的扩张,铁路运输对经济繁荣至关重要。柴油机车可以跑得快,工作得久比他们的蒸汽动力前辈要多。它们更容易维护,需要更少的人员。

现在,塑造21世纪的力量比经济更强大:减少气候变化影响的需要。化石燃料正在逐步淘汰,第二次革命——零排放的轨道动力,特别是氢燃料列车——正在进行中。

铁路行业的竞争对手,卡车运输业,已经在规划他们的零排放未来

氢气

创新和改进的理由实在太多了。一个经常被忽视的原因是竞争性部门的现状。卡车、海运和公共交通已经在向零排放技术过渡。

如果铁路行业想要保护自己不受“绿色”货运卡车的影响,它必须做出回应。好消息是,有些人铁路行业已经在采取措施取代柴油机车提供动力。

火车排放的温室气体是碳减排计划的一个关键目标

火车排放的温室气体对公众来说是非常明显的。铁路穿过城市,沿着公路蜿蜒而行。配电场通常位于市中心附近。柴油动力火车的温室气体排放可以说比柴油动力货车的温室气体排放更严重。事实上,柴油火车发动机排放的二氧化硫(SO2)是有害的相对高于公路柴油发动机

重要的是,行业领袖要表现出解决气候问题的决心。这是公众的要求。

加拿大太平洋公司认识到了温室气体问题

铁道

北美铁路运输的领导者加拿大太平洋公司(CP)宣布零排放试点项目并清楚地阐述了这个问题:“几乎整个北美货运机车车队……由柴油驱动的机组组成,是该行业最重要的温室气体排放源。”是时候让该行业的其他人做出同样的回应了。

解决方案:为电力机车提供氢燃料电池动力

为了取代柴油,铁路行业需要一种零排放的解决方案,它能提供与传统柴油技术相同的动力、里程、可靠性和成本效益。许多国家都面临着这个问题全球司法管辖区

这个解决方案就是氢燃料电池。

  • 燃料电池维护成本低-没有移动部件,燃料电池具有插件模块化:强大的200kW单元可以在需要时简单地更换。

  • 燃料电池是真正的零排放maxbet注册-不像液化天然气。既然用氢气完全脱碳是可能的,为什么还要把柴油换成另一种化石燃料呢?

  • 加氢很快燃料电池多单元客运列车在加油不到20分钟的情况下可以运行18小时以上。相比之下,为电池驱动的电动列车充电需要数小时的停机时间。

  • 燃料电池的续航时间更长-氢燃料电池列车每次加油的距离可达1000公里,比电池动力的电动列车远10倍。中央加氢站之间的距离只需在1000公里以内。

  • 燃料电池机车可以部署在任何地方(没有接触网)——燃料电池机车可以很容易地取代柴油机车的服务路线。它们的运行范围是相当的,而且不需要昂贵的电力基础设施,如接触网列车。

  • 燃料电池动力可以改造到现有的机车上Ballard FCmove™重型燃料电池模块可用于插入式200kW模块,非常适合改装。

改用燃料电池列车是划算的

在整个系统范围内,转换为燃料电池比零排放的替代方案(如用燃料为铁路通电)成本效益高得多头顶悬链线

hydrogen-train巴拉德氢燃料电池电车,佛山,中国广东省

悬链线路的布线非常昂贵,而且美国各地的铁路路段如此之多,所有者和运营商各不相同,协调转换是不可能的。考虑悬链线布线时,请记住:

  • 电力基础设施必须建设起来——目前不到1%美国大部分铁路已电气化,而其他有电力铁路系统的地区仍有很大一部分铁路网络使用柴油。

  • 安装成本高-轻轨接触网系统成本约为每英里230万美元适用于单组接触网支撑的双轨。

  • 每个区段的航空公司都有自己的设施和市场——在全国范围内,铁路为私人所有。因此,协调一个单一的兼容接触网系统将具有挑战性。

对于长途线路,服务频率低,燃料电池机车的成本效益特别高。(见第50页氢理事会的氢之路报告).

氢是安全的

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一些人担心,如果发生脱轨或其他事故,氢氧车可能会起火。事实上,与氢气有关的火灾的危险很低,管理方法也很好:

  • 氢分散到空气中。它不聚集。它不会产生火球,也不会像柴油那样留下需要清理的有毒泄漏物。

  • 火灾探测系统终止所有燃料供应如果探测到火灾。这通常足以扑灭任何与氢气有关的火灾。

  • 一旦发生火灾,燃料电池模块就会关闭,混合电池系统接管了列车的电力供应。

  • 燃料电池列车将符合铁路消防安全标准EN45545而且EN50553

氢动力列车将获得资金和支持

正如广泛报道的那样,拜登政府的2万亿美元的基础设施计划包括为铁路发展提供大量资金,重点是客运服务和公共交通。在这个尚未批准的计划中,货运间接得到了提振。

政府还计划加强资助和贷款项目,以支持客运和货运铁路的安全、效率和电气化。其他项目旨在缓解港口和其他瓶颈的货运拥堵。这将有助于解决运力危机,该危机目前正在减缓美国部分多式联运系统的运行速度。

在欧洲,作为1000亿欧元地平线欧洲计划的一部分,铁路行业已被瞄准获得研究和创新资金。目标是定义、设计和实施全方位的铁路研究和创新活动,从基础研究到大规模演示,以触发铁路系统的重大转型,以实现可持续发展目标。

作为新冠肺炎大流行后经济复苏的一部分,中国计划在2021年向7个“新基础设施”领域投资约2050亿美元。59%的资金专门用于铁路和地铁系统。这一举措代表了该国转向低碳密集型增长动力的举措。2021年4月,潍柴动力在山东正式开设了国家燃料电池技术创新中心。该中心将与行业领先的燃料电池技术合作,服务于国家燃料电池行业的战略需求。

巴拉德公司在铁路氢能源领域处于领先地位

在技术和经验方面,巴拉德领导着氢燃料电池行业。几十年来,我们一直将燃料电池应用于重型动力,从公共汽车到重型卡车再到铁路应用。多年来,我们一直与许多铁路行业的领导者合作,帮助他们向零排放燃料电池过渡。

我们正在中国和欧洲研发一些氢气客运列车:

  • 中国佛山的燃料电池固定轨道电车
  • 世界上第一辆氢动力电车在中国唐山
  • 燃料电池发动机为西门子Mireo轻轨列车提供动力
  • 苏格兰第一辆燃料电池驱动的客运列车
  • HydroFLEX氢动力客运列车在英国

在铁路货运方面,我们目前正在与CP和Sierra Northern Railway合作一些重要项目。

CP:发射北美第一辆氢动力货运机车

我们正在与CP合作,通过氢机车项目,开发第一辆氢机车氢动力线路货运机车.这将是柴油动力机车的燃料电池/电池改造。当机车运行时,CP将对该技术进行试验和资格测试。

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“对机车进行改造,用零排放的燃料电池发动机取代柴油发动机,是一种可行且具有成本效益的专用液压列车替代品,考虑到机车的长(50年以上)寿命周期,这是一个重要的机会。”加拿大氢战略2020

正如CP总裁兼首席执行官Keith Creel所言:“我们如何为火车提供动力关系到我们的客户、员工、股东和我们运营的社区。(燃料电池)技术有可能消除货运火车的排放,这已经是陆地运输货物最有效的方式。”

Sierra Northern Railway:引入零排放开关机车

氢燃料电池

北塞拉铁路公司正在进行一个项目燃料电池开关机车由集成了电池技术的200kW FCmove®-HD燃料电池模块提供动力。

Sierra Northern公司总裁凯南·h·比尔德三世(Kennan H. Beard III)认为燃料电池机车前景广阔。“我们相信,该项目将有助于引导开关机车行业在加利福尼亚州所有港口实现无排放通道。”

展望未来:是时候忘记CNG和LNG了

虽然有些人指望用天然气发电,无论是压缩天然气还是液化天然气,但这些仍然是化石燃料,它们仍然会排放大量温室气体。当铁路行业开始投资我们星球的未来时,最好把这些投资集中在真正的零排放燃料电池技术上,以蓝色和绿色氢气为燃料。

通往零排放铁路的道路——第二次北美铁路革命——是明确的,而氢燃料电池就是实现这一目标的解决方案。


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氢燃料电池动力铁路:零排放列车的解决方案

阅读这本小册子,了解燃料电池列车及其优点的简要概述,以及巴拉德与铁路行业领导者在实施燃料电池技术方面的经验。不需要的邮件。

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